S32101 GMAW 焊接工艺评定

贺磊

摘要： 选择产品的焊接工艺是否合理以及技术是否具有先进性，在核电产品的生产过程中会直接关系到产品的质量。焊接施工之前按照相关的要求规定，为了有效保证产品的焊接质量，必须对焊接工艺进行评定。根据相应的标准以及根据拟定的焊接工艺进行焊接试件制作和检验，从而测定焊接接头是否满足标准规定的各种性能即为焊接工艺评定。双相不锈钢S32101采用气保焊进行焊接，通过实施焊接工艺评定而获得焊接接头的性能是否满足标准的要求，从而为今后编制焊接工艺规程提供可靠的依据。

关键词： 焊接方法；焊接工艺评定；双相不锈钢S32101；性能

中图分类号：TG44 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）05-0030-02

0 引言

双相不锈钢是一种具有突出性能的钢种，如优秀的高耐腐蚀性和便于加工制造等。与奥氏体不锈钢相比，虽然双相不锈钢具有很多相似之处，但是区别也很多[1]。在焊接方面两者存在很大的差异，双相不锈钢具有很好的抗热烈性，而奥氏体不锈钢则会在焊缝的凝固过程中易产生热裂倾向。热影响区是双相不锈钢焊接中存在的最主要问题，此问题主要是降低韧性、焊后开裂以及耐蚀性[2]。焊接时重点是考虑使在450℃～850℃温度范围内的停留时间最短。

1 材料

1.1 试板材料采用ASME A240 S32101双相不锈钢板。

1.2 焊接材料：

①填充金属：充分考虑焊材与母材的化学成分和力学性能的配备性以选择焊材。焊材所焊的熔敷金属无论在强度、塑性合适冲击韧性上均不能够低于被焊钢种的最低值[3]。此外，还应当全面考虑由于焊缝导致的缺陷、焊接工艺、坡口形式等因素。在选择填充金属时，根据双向不锈钢ASME A240 S32101的特点，选择型号ER2209的双相不锈钢焊丝，具有较好的抗拉强度、抗应力腐蚀能力和抗腐蚀性能。

②气体：采用纯度为80%Ar2和20%CO2的混合气体。

2 焊接设备

采用松下公司生产的500KR气保焊机。焊接不锈钢时采用（GMAW）焊直流反接（DCEP），电极为正极，工件为负极。

3 工艺流程制作

3.1 等离子切割 采用等离子切割设备对双相不锈钢进行常规加工，此方式与加工奥氏体不锈钢的方法相同。

3.2 加工坡口 采用双相不锈钢接头设计有助于焊透，但在焊缝金属的凝固过程中避免未融合母材的存在。

3.3 焊前清理 焊接施工前，采用丙酮或酒精将工件坡口两边100mm范围内清理干净。

4 焊接工艺

根据母材和焊材的可焊性选择合适的焊接工艺规范制定焊接工艺。背面采用气体保护进行定位焊，并且两边各自超出母材15mm，第一层采用单道焊，第二到第七层采用多道焊，为了保证以后焊道的热影响区具有足够的冷却时间，应当将层间温度限制在150℃范围内。

4.1 层间温度 焊缝金属凝固后双向组织的抗裂性要优于奥氏体不锈钢的焊缝金属，这是由于双相不锈钢更能够承受较高的热输入[4]。如果在450-850℃温度区间停留过长的时间，则可能产生晶间腐蚀和热影响区问题。因此，将层间温度控制在150℃内，能够有效避免查收晶间腐蚀问题以及更好的提高热影响区的耐腐蚀性和韧性。

4.2 气体保护 焊接时，起弧前前几秒启动气体，灭弧后继续保持几秒，此时间最好能保证焊缝和热影响区的温度冷却到双相不锈钢养护温度范围下。焊缝背部在电极有效工作范围内使用气体扩散网，保证气流速度在16-20L/min之间，纯度在99.95%或更高的干燥氩气内进行保护。

5 焊接操作

采用99.99%的氩气对采用GMAW焊接的背面进行保护。焊缝定位焊时，首先在对接处一侧引弧，将电弧拉到初始焊部位后，采用焊枪横向摆动，待金属融化后连续填丝进行焊接。焊枪采用从下到上焊接，保持焊丝与工件的给进夹角在40-60°范围。一般控制电嘴到工件的距离为15mm-20mm，根部在进行第一道焊时容易熔合焊透。在第二层到第七层之间一般采用多道焊，直到填满坡口为止，不仅要减少坡口焊道内红热温度的停留时间，更要将层间温度控制在150℃内。

6 焊后热处理

如果焊后的双相不锈钢焊接接头需要用较高温度固溶处理来改善性能，这是比较困难的。此外，在焊接过程中，双相不锈钢一般不会出现温敏化的问题。因此，双相不锈钢经过热处理后会由于析出间相或脆性相而降低其韧性和耐蚀性[5]。

7 检验

①外观检查：采用肉眼或者数倍放大镜对接头的表面进行观测，没有发现未焊透、未融合以及表面气孔和焊瘤等缺陷。

②力学性能试验：根据ASME-IX焊接工艺的评定要求，分别取面弯、背弯和拉伸试样各两件，对试件进行拉伸、弯曲、硬度以及金相等力学试验。

③无损检测X射线探伤：试件根据JB/T4730-2005探伤标准和ASME-Ⅸ卷QW-191采用无损探伤，结果合格。

8 结论

当双相不锈钢采用二氧化碳气体保护焊接时，通过进行焊接工艺评定，结果表明，采用此焊接方法，除了能够保证焊缝性能外，还能够得到合格的焊接工艺指导书和焊接工艺评定报告。因此，证明在实际生产中具有一定的可行性。

参考文献：

[1]李宏.刘康长斌较大康轴承裂纹的康焊补[J].汽车运用，2010（12）.

[2]尚尔晶.双相康钢换热管与康管板焊接工艺康研究[J].一重技术，2010（3）.

[3]李开浚.张晓康慧浅谈建筑康钢结构焊接检验康应注意的问题[J].科协论坛（下半月），2008（3）.

[4]洪志明.浅谈压康力容器焊接康质量控康制[J].中国科技财富，2010（16）.

[5]焊接容器耐康压检验的康目的及常康用方法[J].电焊机，2009，39（3）.endprint